Фибролазерно рязане срещу CO₂ лазерно рязане: цена, скорост и най-добри случаи на употреба

В металообработващата индустрия, технологията за лазерно рязане се е превърнала в един от основните процеси. Сред тях, фибролазерното рязане и CO₂лазерното рязане са двете най-често срещани решения. Изправени пред различни материали, дебелини и производствени изисквания, компаниите често срещат трудности при избора на оптимален вариант. Тази статия ще ви помогне да вземете информирано решение, като разгледа техническите принципи, сравненията на производителността и практическите приложения на тези технологии.

Принципи на работа на двете технологии

Фибролазерите използват твърдотелни лазерни източници и предават лазерния лъч през оптични влакна. С дължина на вълната от приблизително 1,06 μm, те предлагат високи коефициенти на поглъщане за метални материали. За разлика от тях, CO₂ лазерите използват електрически полета, за да индуцират вибрации в молекулите на CO₂, задействайки бързото излъчване на фотони. Като газов лазер с дължина на вълната от приблизително 10,6 μm, CO₂ лазерът е по-подходящ за обработка на неметални материали.

Фибролазерите не изискват сложни огледални системи, докато CO₂ лазерите разчитат на множество комплекти лещи, за да насочват пътя на светлината, което води до значителни разлики в структурната сложност и изискванията за поддръжка.

Фибърен лазерен резач срещу CO₂ лазерен резач: ключови разлики, които имат значение

1. Скорост и ефективност на рязане

Фибролазерните резачки са значително по-бързи от CO₂ лазерните резачки при рязане на тънки листове, особено при рязане на неръждаема стомана. При обработка на неръждаема стомана или въглеродна стомана с дебелина 1–6 мм, фибролазерните лазери обикновено работят 2–3 пъти по-бързо от CO₂ лазерите. Разликата в скоростта се стеснява при рязане на дебели листове (>15 мм), а CO₂ лазерите могат дори да предложат по-голяма стабилност при определени работни условия.

2. Гама от обработваеми материали

Машините за фибролазерно рязане са особено подходящи за рязане на силно отразяващи материали като мед, алуминий и месинг (високоотражателни материали). CO₂ лазерите обикновено не са подходящи за рязане на мед поради високото отражение и рисковете за безопасността. При CO₂ лазерите медта се счита за силно отразяващ материал; лазерът почти изцяло се отразява, а не се абсорбира, и отразената светлина се връща към лазерния източник, представлявайки опасност. CO₂ лазерите също така имат висока отражателна способност при рязане на алуминиеви сплави.

Въпреки това, CO₂ лазерите имат ясни предимства при обработката на неметални материали като дърво, пластмаси и акрил.

3. Първоначална инвестиция и период на изплащане

Цената на закупуване на всяко лазерно оборудване зависи от различни фактори, като например мощност на лазера, площ на рязане и ниво на автоматизация.

Обикновено първоначалната инвестиция за машини за лазерно рязане на метал  е по-висока, но поради високата им ефективност и ниските изисквания за поддръжка, периодът на възвръщаемост обикновено е 1–3 години. CO₂ оборудването е по-евтино първоначално, но има по-високи дългосрочни експлоатационни разходи, което го прави подходящо за специфични приложения.

4. Качество и прецизност на рязане

По отношение на качеството на рязане, фибролазерите, с по-късите си дължини на вълната и по-високо качество на лъча, могат да постигнат по-малко фокусно петно, което води до по-тясна ширина на рязане. Това не само намалява разхищението на материал, но и значително подобрява прецизността на обработка на сложни геометрии. Обикновено ширината на рязане на фибролазерен резак може да се контролира между 0,1–0,3 мм, което го прави особено подходящ за прецизна обработка на листов метал.

Освен това, фибролазерите имат по-малка зона, засегната от топлина (HAZ), което означава, че материалът претърпява по-малка термична деформация по време на рязане, което спомага за подобряване на консистентността на готовите продукти и точността на сглобяване. Това е особено важно в индустрии с високи изисквания за прецизност, като например електроника и автомобилни компоненти.

CO₂ лазерите обаче демонстрират ясни предимства при обработката на дебели листове. Благодарение на характеристиките на лъча и разпределението на енергията, те произвеждат по-гладки ръбове на рязане с по-малко шлака и по-ниски изисквания за последваща обработка при рязане на въглеродна стомана с дебелина над 20 мм. Следователно, CO₂ лазерите остават конкурентоспособни в определени приложения за дебели листове, където се изисква високо качество на напречното сечение.

5. Оперативни разходи и поддръжка

По отношение на поддръжката на машините, машините за фибролазерно рязане с ЦПУ са по-екологични и удобни, докато CO₂ лазерните системи изискват редовна поддръжка; огледалата се нуждаят от поддръжка и калибриране, а резонаторната кухина изисква периодична поддръжка. От друга страна, фибролазерните системи изискват значително по-малко поддръжка, но все пак се нуждаят от рутинна проверка и основна поддръжка. CO₂ лазерните системи за рязане изискват въглероден диоксид като лазерен газ; поради проблеми с чистотата на CO₂ газа, резонаторната кухина се замърсява и трябва да се почиства редовно.

Освен това, по отношение на разходите за електроенергия, влакнестите лазери са значително по-евтини и по-екологични от CO₂ лазерите. Влакнестите лазери постигат ефективност на електрооптичното преобразуване от 30–40%, докато CO₂ лазерите обикновено достигат само 10–15%, което води до по-ниска консумация на енергия.

Ако основните ви материали за обработка са тънки листови метали, давате приоритет на висока ефективност и работата ви включва неръждаема стомана или алуминий, препоръчваме да се даде приоритет на машини за фибролазерно рязане. Ако производството ви включва голям обем неметални материали, CO₂ лазерното рязане остава надеждно решение.

Най-доброто от двата свята: Машини за фибърно лазерно рязане, проектирани специално за рязане на дебели листове

Въз основа на посочените по-горе критерии за избор, компаниите, които обработват предимно средно до дебели плочи и се стремят да балансират ефективността с автоматизацията, трябва да обмислят затворени машини за фибролазерно рязане, специално проектирани за обработка на дебели плочи.

Надграждайки традиционната технология за фибролазерно рязане, тези машини разполагат със структурни подсилвания, предназначени да издържат на тежки натоварвания и условия на високо нагряване. Например, серията PG използва конструкция на леглото с висока твърдост и рамка с двойна греда, което ефективно намалява термичната деформация по време на продължително рязане на дебели листове и осигурява дългосрочна стабилност в прецизността на рязане. Освен това, използването на устойчиви на високи температури материали и устойчиви на аблация конструкции значително повишава надеждността на оборудването по време на непрекъсната работа с висока мощност.

По отношение на безопасността и автоматизацията, затворената конструкция осигурява пълна защита, като ефективно изолира лазерното лъчение и изпаренията от обработката, като същевременно полага солидна основа за интегриране на автоматизирани системи за товарене и разтоварване. Освен това, интелигентните сензори против сблъсък и динамичните системи за наблюдение намаляват риска от повреда на режещата глава при сложни работни условия, като по този начин намаляват разходите за поддръжка.

От гледна точка на приложението, тези машини за фибролазерно рязане, специално проектирани за обработка на дебели листове, са особено подходящи за индустрии като строителни машини, производство на стоманени конструкции, тежко оборудване и корабостроене. В тези сценарии, разчитането единствено на традиционно CO₂ оборудване затруднява балансирането между ефективност и цена, докато стандартното фибро оборудване има определени ограничения по отношение на стабилността и структурната здравина. Следователно, специализираните решения за фибролазерно рязане с дебели листове се очертават като преходен път, който балансира производителността и рентабилността.

Като цяло, влакнестите лазери и CO₂ лазерите представляват различни технологични пътища и предимства на приложението: първите доминират в обработката на тънки листове метал, високоефективните операции и автоматизираното производство, докато вторите остават незаменими в обработката на неметални материали и някои приложения за дебели листове. В същото време, тъй като изискванията за обработка се разширяват към по-дебели листове и по-високи нива на мощност, специализирани решения – като например затворени машини за влакнести лазерни рязане на дебели листове – се очертават като ключови допълнителни пътища за повишаване на стабилността на производствената линия и общата ефективност.

ЧЗВ

1. По-добър ли е фибърният лазерен резач от CO₂?

И двата варианта имат своите силни страни. Фибролазерите са превъзходни за високоскоростно и прецизно рязане на метали (стомана, алуминий, месинг) и имат по-ниски експлоатационни разходи, докато CO₂ лазерите са отлични при рязане и гравиране на органични материали (дърво, акрил, текстил) и по-дебели материали.

2. Колко дълго издържа CO₂ лазерна машина?

CO₂ лазерната машина може да издържи 5–10 години, но основната лазерна тръба е консуматив с по-кратък живот, обикновено между 1500 и 10 000+ часа в зависимост от вида.

3. Кой тип оборудване е по-подходящ за малки и средни предприятия?

Ако основното приложение е обработката на метал, машините за фибролазерно рязане предлагат по-добро дългосрочно съотношение цена-качество.

4. Можете ли да режете пластмаса с лазер?

Да, можете да режете с лазер много видове пластмаса, най-ефективно с помощта на CO₂ лазер.